[发明专利]一种微功率无线通信系统的信号调制方法及系统

说明书

本发明公开了一种微功率无线通信系统的信号调制方法及系统，该方法包括步骤：S1、定义子码片及其宽度；S2、将多个相同子码片汇集成子码片集；S3、将极性相反长度相同的子码片集进行有规律的交替插入，形成一组总扩频码长度为N的扩频码组；S4、构造m(m＝2^q)组由不同长度子码片集组成的扩频码组；S5、将数据比特进行q比特分组，一一映射到对应的m组扩频码组上；S6、对子码片“0”和“1”分别进行二进制连续相位频移键控调制，并调制到射频，经天线辐射出去。本发明通过简单的扩频处理，既获得了较高的处理增益，又避免了普通扩频系统对晶振的严格要求，同时还极大地降低定时的要求，可以有效地对抗复杂的微功率无线通信环境。

技术领域

本发明涉及微功率无线通信领域，尤其涉及一种微功率无线通信系统的信号调制方法。

背景技术

微功率无线通信技术是采用频率调制方式把信息加载在高频电磁波上，利用无线空间传播来进行数据通信的方法。

微功率无线通信技术在国外有完备的标准体系支持，主要的标准有IEEE802.15.4(LR-WPAN)、EN13757(network with relaying nodes)、ZigBee、WSN, 应用于欧美地区的家庭无线应用和能源计量的数据通信。但国外的标准技术并不适合我国国情。

随着我国信息技术快速发展以及智能电网、物联网等智慧物联应用的蓬勃发展，智慧物联产业应用呈现多样化，也推动着各种网络通信技术的发展与整合。而微功率无线(例如，433MHz无线)本身又是智慧物联产业最重要的通信技术之一。目前主流的微功率无线收发芯片的调制解调技术主要是基于(G)FSK，此类产品最大的问题就是接收灵敏度性能差，无法满足各种复杂楼宇环境的接收需求。

而扩频通信相对于传统的单载波通信而言，具有抗干扰能力强、可靠性高、数据有效传输速率快等特点，经实践证明是一种适合在复杂无线信道环境上进行有效通信的技术。一般使用直接序列扩频(Direct Sequence Spread Spectrum， DSSS)方式，使用高于基带数据速率的伪随机码(PN)扩展信号频谱形成宽带的低功率谱密度的发送信号，在接收端则用同样的PN码进行相关接收、解扩来恢复基带数据。

根据香农(Shannon)信道容量公式：

C＝W×log₂(1+S/N)

该公式表明，在高斯信道中当传输系统的信号噪声功率比S/N下降时，可用增加系统传输带宽W的办法来保持信道容量C不变。对于任意给定的信噪比，可以通过增大传输带宽来获得较低的信息差错率。

扩频技术正是利用这一原理，用高速率的扩频码对基带数字信息进行扩频调制。故在相同的信噪比条件下，具有较强的抗噪声干扰能力。

通常的扩频技术通过高阶的扩频因子,以获得更高的处理增益。其捕获和跟踪的基准时钟完全依赖系统的时基信号，因此，对系统的时钟频率的稳定度要求通常相对较高；如GPS系统，其晶振要求达0.5～1ppm。即使对于一般的(G)FSK, 为了实现较高灵敏度，均对晶振偏差有特殊的要求。这些要求一方面会大大提升系统的复杂度，另一方面也会大幅提高系统的使用成本。

因此，为了满足各种智慧物联实际应用场景的复杂化需求，建立可靠而稳定的物理通信连接，就需要设计一种可工作在低信噪比下的远距离微功率无线通信方法，而且该通信方法还需要具备低成本、低复杂度和低功耗的特点，以满足智能电网、物联网、智能家居、四表自动抄收、智能楼宇、能源管理等智慧物联应用市场的需求。

所以，如何设计一种性能优异而且兼顾系统实现复杂度的低成本的远距离微功率无线通信方法，是非常具有挑战性和现实意义的问题。

发明内容